POU · IQYA-2031 · Intercambio de calor

Explorador de intercambiadores

Calor transferido Q
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Salida del caliente
—
—
Salida del frío
—
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Factor F
—
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U de diseño
—
—
Área instalada
—
—

El intercambiador por dentro

Perfil de temperatura
Corte transversal
Diagnóstico

El balance y lo que pide el proceso

antes de cualquier área

El calor que entrega el caliente lo recibe el frío, Q = ṁccp,cΔTc = ṁfcp,fΔTf, siempre: el balance cierra. El equipo decide cuánto calor pasa, y de ahí salen las dos salidas. Lo que sí puede ser imposible es lo que pide el proceso: si para llevar el caliente a su objetivo el frío tendría que volver por encima de su límite, ningún intercambiador lo logra con esos caudales. El Taller 5 empieza justo aquí.

Lo que pasa en el equipo y lo que pide el proceso
ViabilidadTaller 5 · parte A
Alternativas cuantificadasTaller 5 · parte B

LMTD y factor de corrección F

Q = U·A·ΔTml·F

La ΔTml se calcula siempre como si el equipo fuera de contracorriente pura; F corrige por el arreglo real de pasos. La regla de la lectura: F ≥ 0,75. Por debajo, la curva es tan empinada que un pequeño error en las temperaturas cambia mucho el área.

F contra P para varios R
Diseño por LMTD corregidoTaller 5 · parte C

Efectividad y NTU

lo que hace el equipo instalado

Con el área conocida, ε-NTU da las temperaturas de salida sin suponerlas: ε = Q/Qmáx, Qmáx = Cmín(Tc,ent − Tf,ent) y NTU = UA/Cmín. Es el cálculo del que salen las salidas en todo el explorador. Con el área que pide el objetivo devuelve exactamente la salida objetivo: LMTD y ε-NTU son el mismo modelo.

ε contra NTU
VerificaciónTaller 5 · parte D

Coeficientes y caídas de presión

1/U es una suma de resistencias en serie: la película de la coraza, el ensuciamiento de afuera, la pared, el ensuciamiento de adentro y la película de los tubos (estas dos referidas al área externa con dₒ/dᵢ). La más grande manda: subir la velocidad del lado que más resiste es lo que más mejora U, a costa de la caída de presión (ΔP ∝ v²).

Resistencias térmicaspor m² de área externa
Lado tubos
Lado coraza
Velocidades y caídas de presión contra lo recomendadodiapositivas II

Ensuciamiento entre limpiezas

Taller 5 · reflexión

El equipo arranca limpio y se ensucia: la resistencia crece hasta acercarse a un valor asintótico (modelo de Kern y Seaton). El Rd de diseño es la reserva para el final de la campaña: mientras el área instalada alcance, el equipo cumple; cuando no, toca limpiar.

Desempeño en el tiempo
Campaña
Meses entre limpiezas
Constante de tiempo τ del ensuciamiento

Materiales y costo

estimación clase 5 · ±40 %

El área instalada se paga una vez; el bombeo, todos los años. Subir velocidades mejora U y reduce el área, pero la caída de presión crece con v² y la bomba la cobra en cada hora de operación. Las correlaciones de costo no están en el material del curso: sirven para comparar alternativas, no para cotizar.

Costo total anualizado
Supuestos
Costo de la energía eléctrica
Horas de operación al año
Vida útil del equipo

Comparación de materiales de los tubosmisma geometría y mismas corrientes

Ecuaciones

con los valores del caso actual

Las de la Lectura 08, las sesiones I y II y el Taller 5, evaluadas con la configuración de los controles. Las correlaciones de coeficientes y de caída de presión no están en el material del curso: se marcan como externas.

Configuraciones

cargue una y siga cambiándola

Para probar en el sistema que tiene en pantallaun cambio a la vez